開題報告--基于改進 pso 的電網(wǎng)無功優(yōu)化分析

1、<p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　姓名學號專業(yè)電氣工程及其自動化</p><p>　畢業(yè)設計（論文）題目基于改進 PSO 的電網(wǎng)無功優(yōu)化分析</p><p>　一．課題來源及研究的目的和意義</p><p>　隨著科技的發(fā)展與社會的進步，能源越來越受到人們的重視，且已經(jīng)達到國家戰(zhàn)略</p>

2、<p>　的地位。為了滿足我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的需要，目前全國范圍內電力聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正在向大</p><p>　機組、大電網(wǎng)、超/特高壓以及遠距離輸電發(fā)展。其中電壓的質量是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定</p><p>　運行的重要決定因素之一，而電力系統(tǒng)的電壓水平取決于系統(tǒng)的無功功率平衡，即系</p><p>　統(tǒng)中無功電源的無功輸出要等于在額定電壓下系統(tǒng)負荷還有系統(tǒng)無功損耗

3、的無功需</p><p>　求。</p><p>　無功優(yōu)化, 就是當系統(tǒng)的結構參數(shù)及負荷情況給定時, 通過對某些控制變量的優(yōu)化,</p><p>　所能找到的在滿足所有指定約束條件的前提下,使系統(tǒng)的某一個或多個性能指標達到</p><p>　最優(yōu)時的無功調節(jié)手段。隨著時代的發(fā)展，電網(wǎng)電壓水平得到不斷改善,無功補償設備</p>

4、<p>　的容量基本上與新增發(fā)電設備的容量相適應,但是仍然存在一些問題,如一些電網(wǎng)在輕</p><p>　載時電壓過高的現(xiàn)象時有發(fā)生,局部地區(qū)甚至超過設備的允許規(guī)定,嚴重影響了設備的</p><p>　安全運行;重載時電壓較低,影響了用戶的正常生活。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展, 電網(wǎng)規(guī)模越</p><p>　來越大, 電壓問題越來越復雜, 出現(xiàn)電壓崩潰并發(fā)

5、展成全網(wǎng)性事故的可能性也正在逐</p><p>　漸增加。因此,為了保證電能質量和提高電網(wǎng)的電壓合格率,就應增強對電壓無功的調控</p><p>　能力。合理地運用電壓無功的調節(jié)手段,使電力部門及用戶總體設備的運行指標達到最</p><p>　佳狀態(tài)。而且隨著電力系統(tǒng)自動化程度的不斷提高,無功優(yōu)化控制將越來越得到人們的</p><p>　重視

6、。系統(tǒng)無功分布的合理與否直接關系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定, 并且和經(jīng)濟效益</p><p>　有著密切的聯(lián)系。一方面, 如果系統(tǒng)的無功不足, 將使電壓水平低下, 一些工廠和家庭</p><p>　的電器不能正常運行, 而且系統(tǒng)一旦發(fā)生擾動, 就可能使電壓低于臨界電壓, 產(chǎn)生電</p><p>　壓崩潰, 從而導致系統(tǒng)因失去同步而瓦解的災難性事故。<

7、/p><p>　因此，在電網(wǎng)合理規(guī)劃中，通過無功優(yōu)化，力求得到最為合理的無功功率分布方案，</p><p>　使系統(tǒng)某個或多個性能指標達到最優(yōu)的運行方式。 在現(xiàn)代大電網(wǎng)中，所面臨的優(yōu)化難</p><p>　點是隨著日趨壯大的電網(wǎng)規(guī)模和復雜的運行方式使輸電功率變化和高壓線路的投切都</p><p>　將引起很大的無功功率變化，系統(tǒng)對無功功率和電壓的

8、調節(jié)和控制能力的要求越來越</p><p>　高，調度難度為電力系統(tǒng)運行和控制帶來了巨大挑戰(zhàn)。無功潮流分布是否合理，將直</p><p>　接決定電壓質量的好壞，一方面關系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電能質量的優(yōu)劣，另</p><p>　一方面關系到電網(wǎng)自身運行的安全性和經(jīng)濟性。因此，如何能增加無功優(yōu)化的有效性</p><p>　保障電力系統(tǒng)的安

9、全性和經(jīng)濟性是目前電力系統(tǒng)領域專注的熱點問題之一，其重要性</p><p>　已得到了全球的廣泛關注。</p><p>　二．國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　在配電系統(tǒng)中，無功補償?shù)氖侄屋^多，每種配置方法都有各自的適用場合。而變電</p><p>　站集中補償、低壓集中補償、桿上無功補償、用戶終端分散補償這四種方式是配電系&

10、lt;/p><p>　統(tǒng)中使用較多的無功補償手段。而選取何種優(yōu)化算法是電力系統(tǒng)無功優(yōu)化所需直接面</p><p>　對的核心問題。到目前為止，國內外許多專家學者對電網(wǎng)的無功規(guī)劃優(yōu)化問題作了大</p><p>　量的研究分析，研究表明：選取合適的優(yōu)化算法更能有效的完成無功規(guī)劃優(yōu)化的要求。</p><p>　　由電網(wǎng)無功功率優(yōu)化問題自身的特點可知，無

11、功功率優(yōu)化問題的變量既涉及到非連 續(xù)的變量，也涉及到連續(xù)變量，是一種含有多個約束條件、多個參數(shù)變量混合型非線 性組合優(yōu)化求解問題，因此無功補償優(yōu)化求解過程很復雜，但究其關鍵可知，此類問 題的關鍵在非線性函數(shù)如何處理、離散變量如何解決以及算法收斂性上。很多研究者 自上世紀六十年代起，開始在電網(wǎng)的無功功率補償優(yōu)化中運用運籌學和它的一些延伸 學科，隨著研究的深入，一些傳統(tǒng)數(shù)學優(yōu)化算法逐漸形成建立，這些算法中比較典型 的算法有數(shù)學規(guī)劃法，其中動

12、態(tài)規(guī)劃方法、非線性和線性規(guī)劃法，還有混合性規(guī)劃法 等是數(shù)學規(guī)劃法中比較成熟和應用比較廣泛的幾種方法，目前學術界的研究重點是如 何去改進這些算法，使其更準確，更貼近研究問題實際，更好地服務于實際。但是， 此類算法是有致命點存在的，那就是結果的獲得依賴于數(shù)學模型的精確的建立、初始 值的良好選取、參數(shù)的經(jīng)驗性選擇，但在實際計算中這些要求做到的難度較大，再加 上這類算法對離散型變量和不等式約束的處理上存在困難，專家學者又開始尋求探索 新的算法。

13、近些年，一些科學家通過對自然社會的一些自適應現(xiàn)象進行觀察研究，得 到了一些啟示，</p><p>　　到目前為止，針對電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化問題還無法找到既理想又實用的解決方式， 因此如何在已有研究成果的基礎上繼續(xù)完善、改進和探索新的求解方法，是電力系統(tǒng) 經(jīng)濟運行所面臨的一個函待解決的問題。</p><p>　　三．主要研究內容與預期目標 本課題將針對電力系統(tǒng)中的無功優(yōu)化問題，改進了粒子群算法

14、并將其應用到實際問</p><p>　　題中去。將系統(tǒng)的有功損耗作為目標函數(shù)，以最小的消耗作為優(yōu)化目標，建立配電網(wǎng) 的無功規(guī)劃優(yōu)化的數(shù)學模型。考慮到系統(tǒng)仿真過程中可能會出現(xiàn)的節(jié)點電壓越限和發(fā) 電機無功出力越限，對其以罰函數(shù)的方式進行處理。 針對非線性程度較高復雜程度較 大的無功優(yōu)化問題，設計了引入平均極值的復合速度模型以及利用調節(jié)因子來控制個 體極值與平均極值的作用。通過這種方式，能有效的控制粒子間信息的傳播速度

15、，增 加粒子群內個體的信息共享，從而避免了由于粒子間信息傳播過快而陷入局部最優(yōu)。。 通過對系統(tǒng)算例的仿真，對該算法進行驗證，仿真結果表明這種算法在技術上均可行 且效果較好。</p><p>　　四．研究方法與進度安排 研究方法</p><p>　?。?）.通過校園網(wǎng)、知網(wǎng)等官方網(wǎng)站查閱下載電網(wǎng)無功優(yōu)化分析的相關論文期刊，學 習粒子群算法的思想與算例，圖書館借讀有關 Matlab 電力系統(tǒng)分

16、析與設計等關于軟 件使用的書籍。</p><p>　?。?）借鑒國內外對于粒子群算法的修正與優(yōu)化措施，加以比較學習原理并在仿真平臺 上予以實現(xiàn)。</p><p><b>　　研究步驟</b></p><p>　?。?）掌握電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的基本原理，認真閱讀相關文獻了解國內外目前對電力系 統(tǒng)無功分析研究的情況，掌握影響無功補償方式的原因及相應措

17、施。</p><p>　?。?）學習粒子群算法的相關知識，掌握粒子群算法的基本原理，在此基礎上了解粒子 群算法的各種優(yōu)化算法，并加以比較、改進。</p><p>　?。?）通過學習 MATLAB 相關書籍，掌握 MATLAB 仿真軟件中的使用方法，通過學 習相關算法案例加深理解。</p><p>　?。?）通過仿真結果來驗證改進算法的適用性。</p>

18、<p><b>　　進度安排</b></p><p>　　（1）第一～三周：了解目前電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的研究背景、研究現(xiàn)狀、意義以及存在 的問題；</p><p>　　（2）第四～五周：比較傳統(tǒng)的無功優(yōu)化算法如遺傳算法、Tabu 算法、模擬退火算法、 禁忌搜索法、粒子群算法等的優(yōu)缺點，并進行分析比較；</p><p>　?。?）第六～七

19、周：建立了地區(qū)電網(wǎng)無功優(yōu)化的改進粒子群算法數(shù)學模型；</p><p>　?。?）第八～十一周：結合具體算例，對算法模型進行驗證。</p><p>　?。?）第十一～十三周： 整理論文、準備答辯。</p><p>　　五．為完成課題已具備和所需的條件</p><p>　　（1）知網(wǎng)、同方等網(wǎng)站上有眾多國內外對該課題研究的文獻，資源豐富，可供參考

20、。</p><p>　　（2）所需的仿真軟件（Matlab2016b）已下載安裝好，對軟件的使用，有書籍可以參 考。</p><p>　　六．預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施</p><p>　　困難與問題：在 MATLAB 軟件上采用改進粒子群算法對某系統(tǒng)進行無功優(yōu)化的仿 真。</p><p>　　解決措施：查閱 MATL

21、AB 軟件使用的相關書籍和運用 MATLAB 仿真無功優(yōu)化的算法 案例，請教老師或者研究生學長學姐。</p><p><b>　　七．主要參考文獻</b></p><p>　　[1] Venkatesh B,Sadasivam G, Khan M A ． A new optimal reactive power scheduling method for loss m

22、inimization and voltage stability margin maximization using successive multi-objective fuzzy LP technique[J]．IEEE Transactions on Power Systems, 2000, 15(2)：</p><p><b>　　844-851.</b></p>&

23、lt;p>　　[2] 陳宏偉. 電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的研究現(xiàn)狀和展望 [J]. 電氣應用，25(12):1-7.</p><p>　　[3] 復合最優(yōu)模型微粒群優(yōu)化算法研究及應用 [J].系統(tǒng)工程與電子技術，28(7):1-3.</p><p>　　[4] 劉桂龍，王維慶 ，張新燕等。 無功優(yōu)化綜述 [J]. 電力學報，2010,25(5):372-376. [5] 盛四清，遠樹

24、平. 基于粒子群算法的電力系統(tǒng)無功規(guī)劃 [J]. 電網(wǎng)技術,</p><p>　　2009, 25(6): 16-20.</p><p>　　[6] 江岳文，陳沖，溫步瀛. 隨機模擬粒子群算法在風電場無功補償中的應用 [J].</p><p>　　電機工程學報, 2008, 28(13): 47-52.</p><p>　　[7] 陳

25、衍. 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 [M]. 北京: 中國電力出版社, 2007.</p><p>　　[8] 劉麗軍,李捷,蔡金錠. 基于強引導粒子群與混沌優(yōu)化的電力系統(tǒng)無功優(yōu)化 [J]. 電 力自動化設備, 2010, 30(4): 1-5.</p><p>　　[9] 杜歡，趙波. 鄰域拓撲粒子群優(yōu)化算法在電力系統(tǒng)無功優(yōu)化中的應用 [J].</p><p>